第四章 2013(3)

1、第四章第四章 系統(tǒng)及系統(tǒng)特性分析基礎(chǔ)系統(tǒng)及系統(tǒng)特性分析基礎(chǔ) 第四章 內(nèi)容提要 u 測(cè)控系統(tǒng)概述 u 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的描述 u 一、二階典型系統(tǒng)特性分析 u 系統(tǒng)對(duì)任意輸入的響應(yīng) u 系統(tǒng)不失真條件 u 系統(tǒng)負(fù)載效應(yīng) u 系統(tǒng)校正() u 系統(tǒng)的干擾源和抗干擾性設(shè)計(jì)(自學(xué)) 第四章第四章 系統(tǒng)及系統(tǒng)特性分析基礎(chǔ)系統(tǒng)及系統(tǒng)特性分析基礎(chǔ) 本次課內(nèi)容本次課內(nèi)容 重點(diǎn)重點(diǎn)： 1 1、系統(tǒng)對(duì)任意輸入的響應(yīng)；、系統(tǒng)對(duì)任意輸入的響應(yīng)； 2 2、系統(tǒng)不失真的條件是什么？、系統(tǒng)不失真的條件是什么？ 4 4、負(fù)載效應(yīng)及減少影響的措施、負(fù)載效應(yīng)及減少影響的措施 難點(diǎn)難點(diǎn)：對(duì)系統(tǒng)特性描述模型的總結(jié)（一階系統(tǒng)特性）；：對(duì)系

2、統(tǒng)特性描述模型的總結(jié)（一階系統(tǒng)特性）； 系統(tǒng)對(duì)任意輸入的響應(yīng)及其處理方法。系統(tǒng)對(duì)任意輸入的響應(yīng)及其處理方法。 第四章第四章 系統(tǒng)及系統(tǒng)特性分析基礎(chǔ)系統(tǒng)及系統(tǒng)特性分析基礎(chǔ) 3)如果輸入和系統(tǒng)特性已知，則可以推斷和估計(jì) 系統(tǒng)的輸出量。(預(yù)測(cè)) 系統(tǒng)分析中的三類(lèi)問(wèn)題： 1)當(dāng)輸入、輸出是可測(cè)量的(已知)，可以通過(guò)它 們推斷系統(tǒng)的傳輸特性。(系統(tǒng)特性研究) 2)當(dāng)系統(tǒng)特性已知，輸出可測(cè)量，可以通過(guò)它們 推斷導(dǎo)致該輸出的輸入量。 (測(cè)量) x(t)x(t)h(t)h(t)y(t)y(t) 系統(tǒng)分析解決的問(wèn)題系統(tǒng)分析解決的問(wèn)題 第四章第四章 系統(tǒng)及系統(tǒng)特性分析基礎(chǔ)系統(tǒng)及系統(tǒng)特性分析基礎(chǔ) 幅頻特性幅頻特性

3、)()()( xy 0 0 ( )Y( ) A( ) X( )( ) Y X 相頻特性相頻特性 系統(tǒng)的頻率保持性系統(tǒng)的頻率保持性 頻率響應(yīng)函數(shù)物理意義頻率響應(yīng)函數(shù)物理意義 x(t)x(t)H(H() )y(t)y(t) 已知系統(tǒng)頻率響應(yīng)函數(shù)（幅頻特性、相頻特性）、已 知諧波輸入，可以計(jì)算穩(wěn)態(tài)輸出 已知系統(tǒng)頻率響應(yīng)函數(shù)，若系統(tǒng)輸入是一個(gè)已知系統(tǒng)頻率響應(yīng)函數(shù)，若系統(tǒng)輸入是一個(gè)正弦正弦 波波，可以求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，可以求系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng) 4.4 系統(tǒng)對(duì)任意輸入的響應(yīng)系統(tǒng)對(duì)任意輸入的響應(yīng) 已知已知: : 現(xiàn)在的問(wèn)題是現(xiàn)在的問(wèn)題是: : 輸入是任意輸入輸入是任意輸入x(t),x(t),而非而非(t)(t)

4、 (t)(t)h(t)h(t) 輸入量輸入量系統(tǒng)特性系統(tǒng)特性輸出輸出 y(t)=h(t)y(t)=h(t) t x(t) 4.4 系統(tǒng)對(duì)任意輸入的響應(yīng)系統(tǒng)對(duì)任意輸入的響應(yīng) 4.4 系統(tǒng)對(duì)任意輸入的響應(yīng)系統(tǒng)對(duì)任意輸入的響應(yīng) 問(wèn)題：在系統(tǒng)傳輸特性已知情況下，即 H(s)、H()、h(t)已知， 討論系統(tǒng)對(duì)任意輸入 x(t) 的響應(yīng) y(t) 。 t x(t) 4.4 系統(tǒng)對(duì)任意輸入的響應(yīng)系統(tǒng)對(duì)任意輸入的響應(yīng) 1）將將信號(hào)信號(hào)x(t)分解分解為許多寬度為為許多寬度為 的窄條面積的窄條面積 之和，之和，t= n 時(shí)的第時(shí)的第n個(gè)窄條的高度為個(gè)窄條的高度為x(n )，在，在 趨近于零的情況下，窄條可以看

5、作趨近于零的情況下，窄條可以看作 是強(qiáng)度等于窄條面積是強(qiáng)度等于窄條面積x( ) 的脈沖。的脈沖。 t x(t) n x( ) 處理方法處理方法: 4.4 系統(tǒng)對(duì)任意輸入的響應(yīng)系統(tǒng)對(duì)任意輸入的響應(yīng) 特性：特性： )()()()( )()0()()( 000 tttftttf tfttf （1 1）函數(shù)的采樣性質(zhì)函數(shù)的采樣性質(zhì) )()()()( )()0()()( 000 tttftttf tfttf f(0)f(0)(t)(t)是一個(gè)強(qiáng)度為是一個(gè)強(qiáng)度為f(0)f(0)的的函數(shù)，即從函數(shù)值來(lái)看函數(shù)，即從函數(shù)值來(lái)看, , 該乘積趨于無(wú)限大，從面積該乘積趨于無(wú)限大，從面積( (強(qiáng)度強(qiáng)度) )來(lái)看來(lái)看,

6、 ,則為則為f(0)f(0) 乘積是乘積是強(qiáng)度為強(qiáng)度為f(tf(t0 0) )的的函數(shù)函數(shù)(t-t(t-t0 0) ) 在無(wú)限區(qū)間的積分是在無(wú)限區(qū)間的積分是f(t)f(t)在在t=tt=t0 0時(shí)刻的函數(shù)值時(shí)刻的函數(shù)值f(tf(t0 0) ) 應(yīng)用：連續(xù)信號(hào)應(yīng)用：連續(xù)信號(hào)離散采樣離散采樣 ) ()( ) () 0 () ( ) ( 00 t ft tt fftt f )()() () 0 () () ( 00 t fttt fftt f （由第一章知）（由第一章知） 4.4 系統(tǒng)對(duì)任意輸入的響應(yīng)系統(tǒng)對(duì)任意輸入的響應(yīng) t x(t) n x( ) 看成是發(fā)生在看成是發(fā)生在=n 時(shí)刻，強(qiáng)時(shí)刻，強(qiáng) 度

7、是度是x()的的函數(shù)。寫(xiě)成函數(shù)。寫(xiě)成 x() (t-) 0 4.4 系統(tǒng)對(duì)任意輸入的響應(yīng)系統(tǒng)對(duì)任意輸入的響應(yīng) h(t) h (t) (t) 傳輸特性傳輸特性 x()(t-) x() h(t-) 依據(jù)：線(xiàn)性系統(tǒng)的時(shí)移特性、比例特性依據(jù)：線(xiàn)性系統(tǒng)的時(shí)移特性、比例特性 (t- )h (t-) 根據(jù)定義根據(jù)定義 則則 4.4 系統(tǒng)對(duì)任意輸入的響應(yīng)系統(tǒng)對(duì)任意輸入的響應(yīng) t x(t) n x( ) 看成是發(fā)生在=n時(shí)刻， 強(qiáng)度是x()的函數(shù)。 寫(xiě)成 x()(t-) t x() t h(t- ) 0 h(t) 傳輸特性傳輸特性 4.4 系統(tǒng)對(duì)任意輸入的響應(yīng)系統(tǒng)對(duì)任意輸入的響應(yīng) 2）在）在t= =n時(shí)刻，一個(gè)

8、窄條脈沖引起的響應(yīng)為時(shí)刻，一個(gè)窄條脈沖引起的響應(yīng)為: x( ) h(t- ) t x() t h(t- ) 0 4.4 系統(tǒng)對(duì)任意輸入的響應(yīng)系統(tǒng)對(duì)任意輸入的響應(yīng) 3）在某一時(shí)刻）在某一時(shí)刻t處的輸出應(yīng)是該時(shí)刻之前各脈沖處的輸出應(yīng)是該時(shí)刻之前各脈沖 引起的響應(yīng)之和即為輸出引起的響應(yīng)之和即為輸出y(t) t thxty 0 )()()( t y(t) 0 t 4.4 系統(tǒng)對(duì)任意輸入的響應(yīng)系統(tǒng)對(duì)任意輸入的響應(yīng) 當(dāng)當(dāng)0 0時(shí)，時(shí)， t t dthxthxty 0 0 )()()()()( )()()()()( 0 thtxdthxty t 從時(shí)域看，系統(tǒng)的輸出就是輸入與系統(tǒng)脈沖響從時(shí)域看，系統(tǒng)的輸出就

9、是輸入與系統(tǒng)脈沖響 應(yīng)函數(shù)的卷積。應(yīng)函數(shù)的卷積。 測(cè)試裝置對(duì)任意輸入的響應(yīng)測(cè)試裝置對(duì)任意輸入的響應(yīng), ,就是該輸入與系就是該輸入與系 統(tǒng)脈沖響應(yīng)函數(shù)的卷積。統(tǒng)脈沖響應(yīng)函數(shù)的卷積。 4.4 系統(tǒng)對(duì)任意輸入的響應(yīng)系統(tǒng)對(duì)任意輸入的響應(yīng) a) 輸入 b)響應(yīng) c)系統(tǒng)傳輸 將任意輸入信號(hào)x(t) 用一系列等間距劃分 的矩形條來(lái)逼近。 在某一時(shí)刻的矩形 條面積為x()。 若充分小，則可近 似將矩形條看作是幅度 為x()的脈沖對(duì)系統(tǒng) 的輸入。 系統(tǒng)在該時(shí)刻的 響應(yīng)為 x()h(t-) 得到響應(yīng)圖形。 令0 有 0 00 y(t)x( )h(t- )x( ) ()d lim t t h t 由 得 y(t)

10、為x(t)與h(t)的卷積，即 y(t)=x(t)*h(t) d)()x(y(t)th 系統(tǒng)在t時(shí)刻對(duì)輸 入x(t)的響應(yīng)等于 系統(tǒng)在0t時(shí)刻內(nèi) 對(duì)所有脈沖輸入的 響應(yīng)之和 t 0 y(t)x( )h(t- ) 4.4 系統(tǒng)對(duì)任意輸入的響應(yīng)系統(tǒng)對(duì)任意輸入的響應(yīng) 例: 將溫度計(jì)從20的空氣中突然插入100的水中， 若溫度計(jì)的時(shí)間常數(shù)=2.5s，則2s后的溫度計(jì) 指示值是多少？ 80 問(wèn)題為: 求輸出 應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例 4.4 系統(tǒng)對(duì)任意輸入的響應(yīng)系統(tǒng)對(duì)任意輸入的響應(yīng) 例: 將溫度計(jì)從20的空氣中突然插入100的水中，若溫度 計(jì)的時(shí)間常數(shù)=2.5s，則2s后的溫度計(jì)指示值是多少？ 0 / 0 1

11、t h(t) e 1s 1 H(s) 1j 1 )( H ( )( )( )y tx th t 800 ( ) 00 t x t t L-1,或F-1 0=2.5s為系統(tǒng)時(shí)間常數(shù) 0 ( )( ) ()80()y txh tdh td 0 80 ( ) t y td 0 - / 0 e ( )80(1) t y t 0 - / e 當(dāng)t=2s時(shí), y(2)=44.5 2s后的溫度計(jì)指示值是64.5 4.5 系統(tǒng)不失真條件系統(tǒng)不失真條件 );()()(*)( );()( );()( fXfHtxth fXtx fHth FT FT FT 則則 時(shí)域卷積定理時(shí)域卷積定理 卷積分的傅立葉變換計(jì)算法：

12、卷積分的傅立葉變換計(jì)算法： ( )( )* ( )y tx th t )()()(fXfHfY)()( 1 fYFty 計(jì)算系統(tǒng)輸出的方法計(jì)算系統(tǒng)輸出的方法 4.5 系統(tǒng)不失真條件系統(tǒng)不失真條件 x(t) h(t) 輸入量輸入量 系統(tǒng)特性系統(tǒng)特性 輸出輸出 y(t)=x(t) h(t) X(f) H(f) Y(f)=X(f) H(f)X(f) H(f) 計(jì)算系統(tǒng)輸出的兩條途徑計(jì)算系統(tǒng)輸出的兩條途徑： 1）時(shí)域）時(shí)域 y(t) = x(t) h(t) 2）頻域）頻域 Y(f) = X(f) H(f) y(t) = F-1Y(f) 頻域與時(shí)域的等價(jià)性頻域與時(shí)域的等價(jià)性: : 卷積定理卷積定理 4.

13、5 系統(tǒng)不失真條件系統(tǒng)不失真條件 將卷積運(yùn)算變換成復(fù)數(shù)域、頻率域的乘法運(yùn) 算，可以簡(jiǎn)化計(jì)算工作。即 即 y(t)=x(t)*h(t) d)()x(y(t)th 從時(shí)域看,系統(tǒng)對(duì)任意輸入信號(hào)的響應(yīng)是該輸 入信號(hào)與系統(tǒng)脈沖響應(yīng)函數(shù)的卷積。 ( )( )( ) ( )( )( ) Y sX sH s YXH 4.5 系統(tǒng)不失真條件系統(tǒng)不失真條件 4.5 系統(tǒng)不失真條件系統(tǒng)不失真條件 1、系統(tǒng)不失真條件、系統(tǒng)不失真條件 理想測(cè)試系統(tǒng)：精確地復(fù)制被測(cè) 信號(hào)，且沒(méi)有延時(shí)，即 ( )( )y tx t 兩個(gè)問(wèn)題： 1、被測(cè)信號(hào)微弱，需放大 2、時(shí)間上的滯后不可避免 00 ( )()y tA x tt 4.5

14、 系統(tǒng)不失真條件系統(tǒng)不失真條件 傅立葉變換傅立葉變換 不失真系統(tǒng)的幅頻、相頻特性不失真系統(tǒng)的幅頻、相頻特性 系統(tǒng)不失真系統(tǒng)不失真測(cè)量的條件測(cè)量的條件: 測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試系統(tǒng)的輸出與輸入關(guān)系輸出與輸入關(guān)系 0 ( )t 0 ( ).AAconst 00 ( )()y tA x tt 0 0 ( )( ) j t YA eX 0 0 ( ) j t HA e 00 ( )()y tA x tt 4.5 系統(tǒng)不失真條件系統(tǒng)不失真條件 例：理想低通濾波器 不失真系統(tǒng)的幅頻、相頻特性不失真系統(tǒng)的幅頻、相頻特性 0 ( )t 0 ( ).AAconst 4.5 系統(tǒng)不失真條件系統(tǒng)不失真條件 幅值失真 A()

15、不等于常數(shù)所引起的失真。 相位失真 ()與之間的非線(xiàn)性關(guān)系所引起的失真。 100% A () AA 0 0 A 100% tt t () 0min0max 0 時(shí)間滯后 滿(mǎn)足不失真條件后，裝置的輸出仍滯后于輸入一 定的時(shí)間。如果測(cè)量的目的只是精確地測(cè)出輸入波形， 那么上述條件完全滿(mǎn)足不失真測(cè)量的要求。 2、系統(tǒng)失、系統(tǒng)失 真真 4.5 系統(tǒng)不失真條件系統(tǒng)不失真條件 如果測(cè)量的結(jié)果要用來(lái)作為反饋控制信號(hào)，那 么還應(yīng)當(dāng)注意到輸出對(duì)輸入的時(shí)間滯后有可能破壞 系統(tǒng)的穩(wěn)定性。這時(shí)應(yīng)根據(jù)具體要求，力求減小時(shí) 間滯后。 3、減小系統(tǒng)失真、減小系統(tǒng)失真(一一) 減小時(shí)滯減小時(shí)滯 對(duì)于單一頻率成分的信號(hào)，因?yàn)橥?/p>

16、常線(xiàn)性系統(tǒng) 具有頻率保持性，只要其幅值未進(jìn)人非線(xiàn)性區(qū)，輸 出信號(hào)的頻率也是單一的，幅值失真影響不大。對(duì) 于含有多種頻率成分的，幅值失真影響較大。 四個(gè)不同頻率的信號(hào) 通過(guò)一個(gè)具有圖中A()和 ()特性的裝置后，各輸 出信號(hào)相對(duì)輸入信號(hào)有不 同的幅值增益和相角滯后。 3、減小系統(tǒng)失真、減小系統(tǒng)失真(二二) 測(cè)量頻率測(cè)量頻率 4.5 系統(tǒng)不失真條件系統(tǒng)不失真條件 實(shí)際測(cè)量裝置不可能在非常寬廣的頻率范圍內(nèi) 都滿(mǎn)足不失真測(cè)量條件，即使最優(yōu)良的測(cè)量裝置既 會(huì)產(chǎn)生幅值失真，也會(huì)產(chǎn)生相位失真。 4.5 系統(tǒng)不失真條件系統(tǒng)不失真條件 為此，首先要選用合適的測(cè)量裝置，在測(cè)量頻 率范圍內(nèi)，其幅、相頻率特性接近不失

17、真測(cè)試條件。 其次，對(duì)輸入信號(hào)做必要的前置處理，及時(shí)濾去非 信號(hào)頻帶內(nèi)的噪聲。 4.5 系統(tǒng)不失真條件系統(tǒng)不失真條件 減小失真減小失真 總之，分析用途，使裝置特性與用途相匹配。 對(duì)系統(tǒng)測(cè)量環(huán)節(jié)，即使在某一頻率范圍內(nèi)工作，也難以完 全理想地實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)量。人們只能努力把波形失真限制在一 定的誤差范圍內(nèi)。為此，首先要選用合適的測(cè)量裝置，在測(cè)量 頻率范圍內(nèi)，其幅、相頻率特性接近不失真測(cè)試條件。其次， 對(duì)輸入信號(hào)做必要的前置處理，及時(shí)濾去非信號(hào)頻帶內(nèi)的噪聲 在裝置特性的選擇時(shí)也應(yīng)分析并權(quán)衡幅值失真、相位失真 對(duì)測(cè)量的影響。例如在振動(dòng)測(cè)量中，有時(shí)只要求了解振動(dòng)中的 頻率成分及其強(qiáng)度，并不關(guān)心其確切的波形

18、變化，只要求了解 其幅值譜而對(duì)相位譜無(wú)要求。這時(shí)首先要注意的應(yīng)是測(cè)量裝置 的幅頻特性。又如某些測(cè)量要求測(cè)得特定波形的延遲時(shí)間，這 時(shí)對(duì)測(cè)量裝置的相頻特性就應(yīng)有嚴(yán)格的要求，以減小相位失真 引起的測(cè)試誤差。 4.5 系統(tǒng)不失真條件系統(tǒng)不失真條件 一階系統(tǒng)減小失真一階系統(tǒng)減小失真 時(shí)間常數(shù)越小越好： 1、響應(yīng)快 2、滿(mǎn)足測(cè)試不失真條件的頻帶寬 3、減小系統(tǒng)失真、減小系統(tǒng)失真(三三) 典型系統(tǒng)典型系統(tǒng) 4.5 系統(tǒng)不失真條件系統(tǒng)不失真條件 二階系統(tǒng)減小失真二階系統(tǒng)減小失真 低頻區(qū)：滿(mǎn)足不失真條件好， 但頻帶窄； 高頻區(qū)：滿(mǎn)足不失真條件的頻 帶寬，但幅值太小 通過(guò)合理選擇阻尼比， 擴(kuò)大低頻區(qū)的可用頻帶

19、計(jì)算表明：在0.60.8時(shí)，在 00.58n的頻率范圍內(nèi)，幅頻 特性 A()的變化不超過(guò) 5，同時(shí)相頻特性() 也接近于直線(xiàn)，因而所產(chǎn)生的相位失真也很小。 分析：A()不等于常數(shù)時(shí)所引起的失真稱(chēng)為幅值失真， 幅值誤差的計(jì)算(常用相對(duì)誤差表示):=A0A()/A0 100% 例：用一個(gè)時(shí)間常數(shù)為0.35s的一階系統(tǒng)去測(cè)量周期 T=2s的正弦信號(hào)，問(wèn)幅值誤差將是多少？ 673. 0 1 1 )()( )( 2 HA =(1-0.673)/1=32.7% 解：H()=1/(1+j) ， =2/T= = 0.35s 4.6 系統(tǒng)負(fù)載效應(yīng)系統(tǒng)負(fù)載效應(yīng) 在實(shí)際測(cè)量工作中，測(cè)量系統(tǒng)和被測(cè)對(duì)象之間、測(cè)量系統(tǒng)

20、內(nèi)部各環(huán)節(jié)相互連接會(huì)產(chǎn)生相互作用。接入的測(cè)量裝置，構(gòu)成 被測(cè)對(duì)象的負(fù)載；后接環(huán)節(jié)成為前面環(huán)節(jié)的負(fù)載。彼此間存在 能量交換和相互影響，以致系統(tǒng)的傳遞函數(shù)不再是各組成環(huán)節(jié) 傳遞函數(shù)的疊加(并聯(lián))或連乘(串聯(lián))。 未接入測(cè)量電路時(shí)，未接入測(cè)量電路時(shí)， R2R2上的電壓降為：上的電壓降為： 接入測(cè)量電路后，接入測(cè)量電路后， R2R2上的電壓降為：上的電壓降為： 4.6 負(fù)載效應(yīng)負(fù)載效應(yīng) 4.6 系統(tǒng)負(fù)載效應(yīng)系統(tǒng)負(fù)載效應(yīng) 如：如： 令令 R R1 1=100K,R=100K,R2 2=150K,R=150K,Rm m=150K,E=150V,=150K,E=150V, 得得:U:U0 0=90V,U=9

21、0V,U1 1=64.3V=64.3V，誤差達(dá)，誤差達(dá)28.6%28.6%。 若將電壓表測(cè)量電路負(fù)載電阻加大到若將電壓表測(cè)量電路負(fù)載電阻加大到R Rm m=1M=1M， 則則U U1 1=84.9V=84.9V，誤差減小為，誤差減小為5.76%5.76%。 未接入測(cè)量電路時(shí)，未接入測(cè)量電路時(shí)， R2R2上的電壓降為：上的電壓降為： 接入測(cè)量電路后，接入測(cè)量電路后， R2R2上的電壓降為：上的電壓降為： 4.6 系統(tǒng)負(fù)載效應(yīng)系統(tǒng)負(fù)載效應(yīng) 原則上在研究對(duì)象上聯(lián)接測(cè)量傳感器以后就再 也不能精確地測(cè)出該研究對(duì)象的固有頻率，也就不 能精確地測(cè)出其動(dòng)態(tài)特性。 如：傳感器殼體的質(zhì)量將附加到研究對(duì)象上。 一方

22、面這種附加質(zhì)量會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)固有頻率 的變化； 另一方面，聯(lián)接點(diǎn)的連接剛度 （膠粘、螺紋、接觸面的彈性形變） 也可等效為一個(gè)彈簧，這種彈簧和殼 體質(zhì)量共同形成了附加的質(zhì)量-彈簧 振動(dòng)系統(tǒng)，使系統(tǒng)的自由度數(shù)增加， 引入了新的固有頻率。 由于各環(huán)節(jié)之間彼此存在能量交換和相互影響，以致 系統(tǒng)的傳遞函數(shù)不再是各組成環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)的簡(jiǎn)單疊加 (并聯(lián))或連乘(串聯(lián))。 CR ; s 1 1 (s) H111 1 1 CR ; s 1 1 (s) H222 2 2 s s) CR (1 1 H(s) 2 212121 (s) H (s H H(s) 21 ) 影響環(huán)節(jié)的串聯(lián)、并聯(lián)影響環(huán)節(jié)的串聯(lián)、并聯(lián) 4.6 系統(tǒng)

23、負(fù)載效應(yīng)系統(tǒng)負(fù)載效應(yīng) 產(chǎn)生負(fù)載效應(yīng)的原因產(chǎn)生負(fù)載效應(yīng)的原因 測(cè)試系統(tǒng)與被測(cè)對(duì)象之間相互作用，產(chǎn) 生能量交換，測(cè)試系統(tǒng)本身從被測(cè)試系統(tǒng) 吸收能量。 如: 接觸式溫度計(jì) 電壓表 加速度計(jì)等 4.6 系統(tǒng)負(fù)載效應(yīng)系統(tǒng)負(fù)載效應(yīng) 減小負(fù)載效應(yīng)誤差的措施減小負(fù)載效應(yīng)誤差的措施 (1) (1) 提高后續(xù)環(huán)節(jié)提高后續(xù)環(huán)節(jié)( (負(fù)載負(fù)載) )的輸入阻抗（的輸入阻抗（廣義阻抗廣義阻抗） (2) (2) 在原來(lái)兩個(gè)相連接的環(huán)節(jié)中，插入高輸入阻抗在原來(lái)兩個(gè)相連接的環(huán)節(jié)中，插入高輸入阻抗 、低輸出阻抗的放大器，以便減小從前一環(huán)節(jié)吸取、低輸出阻抗的放大器，以便減小從前一環(huán)節(jié)吸取 的能量，減輕負(fù)載效應(yīng)的影響。的能量，減輕負(fù)

24、載效應(yīng)的影響。 (3) (3) 使用反饋或零點(diǎn)測(cè)量原理，使后面環(huán)節(jié)幾乎不使用反饋或零點(diǎn)測(cè)量原理，使后面環(huán)節(jié)幾乎不 從前面環(huán)節(jié)吸取能量。從前面環(huán)節(jié)吸取能量。 總之，在組成測(cè)量系統(tǒng)時(shí)，要充分考慮各組成總之，在組成測(cè)量系統(tǒng)時(shí)，要充分考慮各組成 環(huán)節(jié)之間連接時(shí)的負(fù)載效應(yīng)，盡可能地減小負(fù)載效環(huán)節(jié)之間連接時(shí)的負(fù)載效應(yīng)，盡可能地減小負(fù)載效 應(yīng)的影響。應(yīng)的影響。 第四章第四章 系統(tǒng)及系統(tǒng)特性分析基礎(chǔ)系統(tǒng)及系統(tǒng)特性分析基礎(chǔ) 第四章第四章 系統(tǒng)及系統(tǒng)特性分析基礎(chǔ)系統(tǒng)及系統(tǒng)特性分析基礎(chǔ) 練習(xí)題 C 第四章第四章 系統(tǒng)及系統(tǒng)特性分析基礎(chǔ)系統(tǒng)及系統(tǒng)特性分析基礎(chǔ) 2 2 2 2 2 2 1 ( ),( )arctan 1 41 n n n n A 2 argmax( )12 n A 2 2 ( )arctan 1 n n (500)1.5773, (500)16.0230 (1000)1.5094, (1000)148.1092 A A 4.5 系統(tǒng)不失真條件系統(tǒng)不失真條件 例:用一階系統(tǒng)作200Hz正弦信號(hào)的測(cè)量，如果要求 振幅誤差在10%以?xún)?nèi)，則時(shí)間常數(shù)應(yīng)取多少？如用 具有該時(shí)間常數(shù)的同一系統(tǒng)作50Hz正弦信號(hào)的測(cè) 試，問(wèn)此時(shí)的振幅誤差和相位差是多少？ 其幅頻、相頻特性表達(dá)式為 () 1 1 A() 2 ()arctan() 其中負(fù)